Mechanisms of memory formation and generation of adaptive behavior

记忆形成和适应性行为产生的机制

基本信息

批准号：
19K06952
负责人：
國友博文
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

動物の行動は学習によって最適化される。このとき、どの神経細胞で生じたいかなる生理的な変化が感覚情報の意味づけを変えて従来とは異なる行動を出力するか、学習の機構の詳細は不明な点が多い。本研究はこれを分子レベルで明らかにすることを目的として、モデル生物の線虫C. エレガンスを用いて研究を進めている。線虫は遺伝学的研究手法が整備され、個々のニューロンや神経回路の活動を比較的容易にモニターできる利点がある。線虫は餌を得ていた塩濃度を好み、飢餓を経験した塩濃度を避ける学習行動を示す（塩濃度走性）。この学習に欠損を示す変異体の原因遺伝子の機能解析や神経活動の調節機構、行動の生成機構の解明に取り組んできた。2022年度は、塩刺激の情報処理を担うAIY介在神経の塩応答について新たな性質を見出し、その成果を論文として発表した（Mabardi et al., 2023）。具体的には、餌を経験した塩濃度に向かう行動において、AIY神経は、特に低塩濃度への走性に必要であった。また低塩濃度への走性に関係したAIY神経の塩応答は、個体が経験した塩刺激の履歴に応じて変化した。但し、これは刺激のパターンに依存し、塩濃度が緩やかに変化する刺激では経験に依存した応答の変化が観察された。一方、刺激として急な塩濃度変化を与えた場合には、AIY神経は過去の経験によらず一定の応答性を示した。また、AIY神経の塩応答は、ASER感覚神経のグルタミン酸性神経伝達に依存した。以上の結果から、AIY介在神経はASER神経が個体の移動に伴う自然な塩濃度変化を感知したときに塩刺激に対して可塑的な応答を示し、低い塩濃度への走性に寄与することが示唆された。前年度に続き、神経ペプチドの機能解析でも進展があった。FLP-2と呼ばれる神経ペプチドが過剰に生成されると飢餓に伴う学習が顕著に弱まることを見出し、これに関わる受容体を同定した。

通过学习优化动物行为。目前，学习机制的细节尚不清楚，其中任何神经细胞中发生的神经系统变化，改变了感觉信息的含义并输出了过去的不同行为。这项研究是使用模型生物系昆虫C. Elemance进行研究的，目的是在分子水平上澄清这一点。该昆虫是在遗传研究方法中开发的，其优势是能够相对容易地监测单个神经元和神经回路。昆虫产生一种学习行为，以避免获得盐浓度的盐浓度（盐浓度运行）。我们一直在努力阐明该变体基因的功能分析，这表明该学习中存在缺陷，调节神经活动的机制以及行为产生的机理。在2022财政年度，他发现了AIY性交神经的盐反应的新性质，该盐响应负责盐刺激的信息处理，并作为论文发表了结果（Mabardi等，2023）。具体而言，在经历食物的动作中，尤其是在低盐浓度下奔跑的精神神经。另外，根据个人经历的盐刺激的史而改变了与低盐浓度的AIY神经的盐反应，这与盐浓度低的浓度有关。然而，这取决于刺激的模式，并且观察到慢慢改变盐浓度的刺激对经验的响应发生了变化。另一方面，当盐浓度突然变化作为刺激时，无论过去的经验如何，AIY神经都会表现出一定的反应。 Aiy神经的盐反应取决于ASER感觉神经的谷氨酸神经横流。基于上述结果，当ASER神经检测到与个体运动相关的自然盐浓度变化时，AIY的性交对盐刺激显示出塑性的反应，这有助于低盐浓度。在上一年之后，神经肽的功能分析也在进行。当过度产生称为FLP-2的神经肽时，与饥饿相关的学习将是显而易见的，并且发现了所涉及的受体。